Siden de fleste LED-feilmekanismer er temperaturavhengige, må halvlederkrysstemperaturen holdes lav for å sikre god ytelse og pålitelighet. Generelt inkluderer utformingen av et termisk system hensyn til drivstrømmen, omgivelsesdriftstilstanden, de termiske motstandene til alle komponentene langs den termiske banen og alle tilhørende grensesnittmotstander. Drift av lysdioder ved høye drivstrømmer og høye omgivelsestemperaturer uten å gå på bekostning av lyseffekt og pålitelighet krever effektiv fjerning av varme fra halvlederforbindelsen til omgivelsesmiljøet. Varme strømmer alltid fra områder med høyere temperatur til områder med lavere temperatur inntil en termisk likevekt er nådd. Dermed er oppgaven med termisk styring å redusere den termiske impedansen til belysningssystemet. Termisk impedans er et mål på den totale motstanden mot varmestrømmen langs en termisk bane. Den inkluderer all termisk motstand på komponent- og grensesnittnivåer.
En typisk termisk design for et LED-belysningssystem består av termisk styring på pakkenivå og systemnivå. Termisk styring på pakkenivå håndterer den termiske motstanden fra overgangen til substratet og den termiske påliteligheten til loddeforbindelsen mellom LED-ene og det trykte kretskortet med metallkjerne (MCPCB). Termisk styring på systemnivå håndterer varmeoverføring fra MCPCB gjennom en kjøleribbe til omgivelsene. For å maksimere varmestrømmen fra MCPCB til kjøleribben, plasseres et termisk grensesnittmateriale (TIM), som kan være fett, epoksy eller pute, mellom de to komponentene for å fylle ut luftspalter og hulrom i grensesnittet. Rollen til kjøleribben til å trekke ut spillvarmen fra MCPCB så effektivt som mulig til omgivelsesluften, slik at det ikke oppstår termisk oppbygging i LED-pakkene. For å gjøre dette må de termiske overføringshastighetene til kjøleribben overgå belastningshastigheten som termisk energi introduseres med til krysset.
